[发明专利]一种多孔氮化硅陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔氮化硅陶瓷及其制备方法，所述制备方法具体如下：按重量份将50～90份的氮化硅、1～30份的聚苯乙烯、1～30份的SiO₂‑CaO‑MgO玻璃料和1～10份聚乙烯醇缩丁醛(PVB)混合后，以无水乙醇为溶剂，球磨得到陶瓷浆料，干燥后研磨得到陶瓷粉体，压制成型制成素坯，在通入保护气氛的高压烧结炉中先排胶后烧结，得到陶瓷坯体。本发明的制备方法简单，制得的多孔氮化硅陶瓷具备气孔分布均匀性好、气孔率高、强度高的特点，可制成形状复杂的制品。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种多孔氮化硅陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展进步，轻、重工业发展都较为迅速，工厂排放大量气体，这些气体中夹杂着大量粉尘颗粒，造成了严重的空气污染，空气质量下降，对人们的日常生活造成很大影响。据不完全统计，我国工业用煤每年大约消耗两亿吨，排放出的烟气大约有一亿吨，不但造成了环境污染，还会使大量热源得不到有效的利用，造成浪费。因此，对高温气体进行处理不但可以保护环境，还可以实现资源的二次利用，实现可持续化发展。

多孔氮化硅陶瓷兼具了多孔陶瓷和氮化硅陶瓷的特性，具有高强度、耐腐蚀、体积密度小、比表面积大及独特的物理表面特性，对液体和气体介质有选择透过性，在高温、高速、强腐蚀介质的工作环境中具有特殊的使用价值，过滤面积大，过滤效率高，因此可以很好地应用于烟气处理。

添加造孔剂法成本低，应用广泛，可以制备不同孔径的多孔陶瓷，是最常见的方法。但是，现有技术中实验所需的烧结温度较高、制得的陶瓷样品气孔率低且分布不均匀。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多孔氮化硅陶瓷及其制备方法，能够降低烧结温度，以聚苯乙烯为造孔剂，添加适量的低温玻璃粉，制得的气孔为通孔，且具有分布均匀、孔隙率高等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多孔氮化硅陶瓷，由以下原料按重量份组成：50～90份氮化硅、1～30份的聚苯乙烯、1～30份的SiO₂-CaO-MgO玻璃料、1～10份聚乙烯醇缩丁醛，其中，所述氮化硅为形态呈棒状的β相的氮化硅结晶形态，其粒径范围为1～50μm，纯度为95～99.99％。

优选地，所述聚苯乙烯为颗粒状，其粒径范围为1～100μm，纯度为95～99.99％。

优选地，所述SiO₂-CaO-MgO玻璃料的平均粒径为10μm。

一种多孔氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将氮化硅、聚苯乙烯、SiO₂-CaO-MgO玻璃料、聚乙烯醇缩丁醛按重量份称取后混合，分散于无水乙醇溶剂中进行球磨得到陶瓷浆料，再干燥后研磨得到陶瓷粉体；

步骤2)将步骤1)制得的陶瓷粉体压制成型制成素坯；

步骤3)在保护气氛条件下，将步骤2)制得的素坯置于高压烧结炉中先排胶后烧结，得到陶瓷坯体。

优选地，步骤1)所述干燥为真空干燥，温度为50～80℃。

优选地，步骤2)所述压制成型的压力为2～5MPa，时间为0～10s。

优选地，步骤3)所述保护气氛为氮气气氛。

优选地，步骤3)所述排胶的温度为400～500℃，时间为1～5h。

优选地，步骤3)所述烧结的温度为600～900℃，时间为1～3h。

本发明的有益效果如下：